化工原理下册课后习题答案
化工原理课后习题解答
夏清、陈常贵主编. 化工原理. 天津大学出版社,2005. )
田志高
第五章蒸馏
1. 已知含苯0.5 (摩尔分率)的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。
苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1 附表。
t (C) 80.1 85 90 95 100 105
x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11
解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B* , P A*，由于总压P = 99kPa，则由x = (P-P B*)/(P A*-P B*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。
以t = 80.1 C 为例x = ( 99-40 ) / (101.33-40 ) = 0.962
同理得到其他温度下液相组成如下表
根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线
由图可得出当x = 0.5 时，相应的温度为92C
2. 正戊烷(GHk)和正己烷(C6H4)的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1
3.3kPa
下该溶液的平衡数据。
温度 C 5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3
K C 6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9
饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3
解：根据附表数据得出相同温度下GH2 (A)和C6H4 ( B)的饱和蒸汽压
以t = 248.2 C时为例，当t = 248.2 C时P B* = 1.3kPa
查得P A*= 6.843kPa
得到其他温度下A?B 的饱和蒸汽压如下表
t( C ) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8
309.3
P A*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300
P B*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250
利用拉乌尔定律计算平衡数据
平衡液相组成以260.6 C时为例
当t= 260.6 C时x = (P-P B )/(P A-P B)
=(13.3-2.826 )/ (13.3-2.826 )= 1
平衡气相组成以260.6 C为例
当t= 260.6 C时y = P A*X/P = 13.3 X 1/13.3 = 1
同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下
t( C) 260.6 275.1 276.9 279 289
x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
y 1 0.767 0.733 0.524 0
根据平衡数据绘出t-x-y 曲线
3. 利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题
2 的结果相比较。
解：①计算平均相对挥发度
理想溶液相对挥发度a = P A*/P B*计算出各温度下的相对挥发度：
t( C ) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7 304.8 309.3
a - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -
取275.1 C和279 C时的a 值做平均 a n= (5.291+4.178 ) /2 = 4.730
②按习题 2 的x 数据计算平衡气相组成y 的值
当x = 0.3835 时，
y = 4.73 X 0.3835/[1+(4.73-1) X 0.3835]= 0.746
同理得到其他y 值列表如下
t( C ) 260.6 275.1 276.9 279 289
a 5.291 5.563 4.178
x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0
y 1 0.746 0.700 0.555 0
③作出新的t-x-y '曲线和原先的t-x-y 曲线如图
4. 在常压下将某原料液组成为0.6 (易挥发组分的摩尔)的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3 ，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = 0.46x + 0.549
解：①简单蒸馏
由ln(W/F)= / X xF dx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549
得ln(W/F)= / X xF dx/(0.549-0.54x) = 0.541n[(0.549-0.54x F)/(0.549-0.54X)] ???汽化率1-q = 1/3 贝U q = 2/3 即W/F = 2/3
??? ln(2⑶=0.541 n[(0.549-0.54 X 0.6)/(0.549-0.54x)] 解得
x = 0.498 代入平衡关系式y = 0.46x + 0.549 得
y = 0.804
②平衡蒸馏
由物料衡算Fx F = Wx + Dy
D + W = F 将W/F = 2/3 代入得到
x F = 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得
x = 0.509 再次代入平衡关系式得y = 0.783
5. 在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量 F 为4000kg/h，组成X F为0.3 (二硫化碳的质量分率，下同)。若要求釜液组成x w不大于0.05 , 馏出液回收率为88％。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。解：馏出回收率= Dx D/Fx F = 88 ％得馏出液的质量流量
Dx D = Fx F 88 ％= 4000 X 0.3 X 0.88 = 1056kg/h
结合物料衡算Fx F = Wx W+ Dx D
D + W = F 得x D = 0.943
馏出液的摩尔流量1056/(76 X 0.943) = 14.7kmol/h
以摩尔分率表示馏出液组成x D = (0.943/76)/[(0.943/76)+(0.057/154)]
= 0.97
6. 在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6 (均为摩尔分率)的溶液，试求以下各
种进料状况下的q值。(1 )进料温度40C；(2)泡点进料；(3)饱和蒸汽进料。
解：(1 )进料温度40C
75.3 C时，甲醇的汽化潜热r i = 825kJ/kg
水蒸汽的汽化潜热"=2313.6kJ/kg
57.6 C时，甲醇的比热C vi = 2.784kJ/(kg 「C )
水蒸汽的比热C V2 = 4.178kJ/(kg ?C )
查附表给出数据当X A = 0.4 时，平衡温度t = 75.3 C
??? 40 C进料为冷液体进料
即将imol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分
一部分是将40C冷液体变成饱和液体的热量Q,二是将75.3 C饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q，即q = ( Q+QO / Q 2 = 1 + (Q/Q2)
Q 1 = 0.4 X 32 X 2.784 x( 75.3-40 ) = 2850.748kJ/kg
Q 2 = 825 X 0.4 X 32 + 2313.6 X 0.6 X 18 = 35546.88 kJ/kg
? q = 1 + (Q/Q2) = 1.08
(2 )泡点进料
泡点进料即为饱和液体进料?- q = 1
（3）饱和蒸汽进料q = 0
7. 对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h ，馏出液组成为0.95 ，釜液组成为0.04 （以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为 2.5 ，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。
解：①产品的流量
由物料衡算Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F 代入数据得
W = 60.44 kmol/h
???产品流量D = 100 - 60.44 = 39.56 kmol/h
②精馏段的下降液体流量L
L = DR = 2.5 X 39.56 = 98.9 kmol/h
③提馏段的上升蒸汽流量V'
40 C进料q = 1.08
V = V ' + （1-q）F = D（1+R）= 138.46 kmol/h
? V' = 146.46 kmol/h
8. 某连续精馏操作中，已知精馏段y = 0.723x + 0.263 ；提馏段y = 1.25x - 0.0187 若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。
解：露点进料q = 0
即精馏段y = 0.723x + 0.263 过（X D , X D）「.X D = 0.949
提馏段y = 1.25x - 0.0187 过（X w , X W）「. X w = 0.0748
精馏段与y 轴交于［0 , X D/（R+1）］即X D/（R+1）= 0.263
? R = 2.61
连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（0.5345 ，0.6490 ）
? x F = 0.649
9. 在常压连续精馏塔中，分离苯和甲苯的混合溶液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分率，下同）。塔顶馏出液组成为0.9 ，塔底釜残液组成为0.1 ，回流比为 2.0 ，试求理论板层数和加料板位置。苯- 甲苯平衡数据见例1-1 。
解： 常压下苯-甲苯相对挥发度a = 2.46
精馏段操作线方程 y = Rx/ （ R+1） = 2x/3 + 0.9/3
= 2x/3 + 0.3
精馏段需要板层数为 3 块
提馏段 X 1' = X 4 = 0.4353
提馏段操作线方程 y = L 'X/ （L ' -W ） - WX W / （L '-W ）
饱和液体进料 q = 1
L '/ （L ' -W ）= （L+F ）/V = 1 + W/
（3D ）
由物料平衡 Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F 代入数据可得 D = W
L '/（L '-W ）= 4/3
W/
（L '-W ）= W/（L+D ）= W/3D = 1/3
即提馏段操作线方程 y ' = 4x '/3 - 0.1/3 ??? y ‘2= 0.5471
由平衡关系式 y = a x/[1 +（ a -1）x] 得 x ' 2 = 0.3293 依次可以得到 y '3= 0.4058 x '3 = 0.2173
y '4= 0.2564 x '
4 = 0.1229 y '5= 0.1306 x
'
5 = 0.0576
■/ X 5 < X W = 0.1 < X 4
? 提馏段段需要板层数为 4 块
?理论板层数为 n = 3 + 4 + 1 = 8 块（包括再沸器） 加料板应位于第三层板和第四层板之间
10. 若原料液组成和热状况，分离要求，回流比及气液平衡关系都与习题 度为20C,试求所需理论板层数。已知回流液的泡殿温度为 83C
104kJ/kmol ，平均比热为 140 kJ/（kmol ?C ）
解：回流温度改为 20C ，低于泡点温度，为冷液体进料。即改变了
q 的值
精馏段 y 1 X D = 0.9
由平衡关系式 y = a X/[1 +（ a -1）
X] X 1
= 0.7853 再由精馏段操作线方程 y = 2X/3 + 0.3 得
y 2
=
0.8236 依次得到 X 2 = 0.6549 y 3 = 0.7366
X 3 = 0.5320 y
4
= 0.6547
X 4 = 0.4353
■/ X 4 < x F = 0.5 < X 3
得
9 相同,但回流温 平均汽化热为 3.2 X
精馏段不受q 影响，板层数依然是 3 块
提馏段由于q的影响，使得L'/（L-W）和W/（L-WW发生了变化
q = （Q+Q）/ Q 2 = 1 + （Q/Q2）
Q= C p A T = 140 X( 83-20 ) = 8820 kJ/kmol
4
Q= 3.2 x 10 kJ/kmol
4
??? q = 1 + 8820/(3.2 x 10 )= 1.2756
L'/(L'-W) =[V + W - F(1-q)]/[V - F(1-q)]
=[3D+W- F(1-q)]/[3D- F(1-q)] ?/ D = W, F = 2D 得
L'/(L'-W) = (1+q)/(0.5+q)= 1.2815
W/(L'-W) = D/[3D- F(1-q)]= 1/ (1+2q) = 0.2815
? 提馏段操作线方程为y = 1.2815x - 0.02815
x1'= x4 = 0.4353 代入操作线方程得y2' = 0.5297 再由平衡关系式得到
x2'= 0.3141 依次计算y3' = 0.3743
x3'= 0.1956 y 4' = 0.2225
x4'= 0.1042 y 5' = 0.1054
x5'= 0.0457
x5'< x W= 0.1< x 4'
?提馏段板层数为4
理论板层数为 3 + 4 + 1 = 8 块(包括再沸器)
11. 在常压连续精馏塔内分离乙醇-水混合液，原料液为饱和液体，其中含乙醇0.15（摩尔
分率，下同），馏出液组成不低于0.8，釜液组成为0.02；操作回流比为2。若于精馏段侧线取料，其摩尔流量为馏出液摩尔流量的1/2，侧线产品为饱和液体，组成为0.6。试求所
需的理论板层数，加料板及侧线取料口的位置。物系平衡数据见例1-7。
解：如图所示，有两股出料，故全塔可以分为三段，由例1-7 附表，在x-y 直角坐标图上绘出平衡线，从x D = 0.8 开始，在精馏段操作线与平衡线之间绘出水平线和铅直线构成梯级，当梯级跨过两操作线交点 d 时，则改在提馏段与平衡线之间绘梯级，直至梯级的铅直线达到或越过点C（x W ，
x W）。
如图，理论板层数为10 块(不包括再沸器)
出料口为第9 层；侧线取料为第 5 层
12. 用一连续精馏塔分离由组分A?B组成的理想混合液。原料液中含 A 0.44，馏出液中含A 0.957 (以上均为摩尔分率) 。已知溶液的平均相对挥发度为2.5 ，最回流比为1.63 ，试说明
原料液的热状况，并求出q 值。
解：在最回流比下，操作线与q线交点坐标(X q ，y q)位于平衡线上；且q线过(X F，X F)
可以计算出q 线斜率即q/(1-q) ，这样就可以得到q 的值
由式1-47 R min = [(X D/X q)- a (1-X D)/(1-X q)]/ (a -1 )代入数据得
0.63 = [(0.957/X q)-2.5 X (1-o.957"(1-x q)]/ (2.5-1 )
? X q = 0.366 或X q = 1.07 (舍去)
即X q = 0.366 根据平衡关系式y = 2.5X/ (1 + 1.5X )
得到y q = 0.591
q 线y = qX/ ( q-1 ) - X F/(q-1 )过( 0.44 ，0.44 ) ， ( 0.366 ，0.591 )
q/ ( q-1 ) = ( 0.591-0.44 ) / ( 0.366-0.44 )得q = 0.67
??? 0 < q < 1???原料液为气液混合物
13. 在连续精馏塔中分离某种组成为0.5 (易挥发组分的摩尔分率，下同)的两组分理想溶
液。原料液于泡点下进入塔内。塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88 ，全凝器提供组成为0.95 的合格产品。塔顶馏出液中易挥发组分的回收率96％。若测得塔顶第一层板的液相组成为0.79 ，试求：( 1)操作回流比和最小回流比； (2)若馏
出液量为100kmol/h ，则原料液流量为多少？
解：( 1 )在塔顶满足气液平衡关系式y = a X/[1 +( a -1)X] 代入已知数据
0.95 = 0.88 a /[1 + 0.88( a -1)] ?a = 2.591
第一块板的气相组成y 1 = 2.591X 1/ (1 + 1.591X 1)
=2.591 X 0.79/ (1 + 1.591 X 0.79 ) = 0.907 在塔顶做物料衡算V = L + D
Vy 1 = Lx L + Dx D
0.907 ( L + D ) = 0.88L + 0.95D /? L/D = 1.593
即回流比为R = 1.593
由式1-47 R min = [(X D X q)- a (1-X D)/(1-X q)]/ (a -1 )泡点进料X q = X F
R min = 1.031
(2)回收率DX D/FX F = 96 ％得到
F = 100 X 0.95/ (0.5 X 0.96) = 197.92 kmol/h
15. 在连续操作的板式精馏塔中分离苯 - 甲苯的混合液。 在全回流条件下测得相邻板上的液相 组 成分别为 0.28 ，0.41 和 0.57 ，试计算三层中较低的两层的单板效率 E MV
操作条件下苯 - 甲苯混合液的平衡数据如下：
X 0.26 0.38 0.51
y 0.45 0.60 0.72
解：假设测得相邻三层板分别为第
n-1 层，第 n 层，第 n+1 层
即 X n-1 = 0.28 X n = 0.41 X n+ 1 = 0.57 根据回流条件 y n+1 = X n
/? y n = 0.28 y n+1 = 0.41 y n+2 = 0.57
由表中所给数据 a = 2.4
与第 n 层板液相平衡的气相组成 y n * = 2.4 X 0.41/ (1+0.41 X 1.4 ) = 0.625 与第 n+1 层板液相平衡的气相组成 y n+1* = 2.4 X 0.57/ (1+0.57 X 1.4 ) = 0.483
第六章 吸收
1.从手册中查得101.33kPa,25 C 时，若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为
3
0.987kPa 。已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数 H kmol/(m ? kPa)及相
平衡常数m
解：液相摩尔分数 x =
( 1/17 ) /[ (1/17 ) + (100/18 ) = 0.0105
气相摩尔分数 y = 0.987/101.33 = 0.00974
由亨利定律 y = mx 得 m = y/x = 0.00974/0.0105 =0.928
-3
3
3
3
液相体积摩尔分数 C =
(1/17 ) / (101 X 10- /10 ) = 0.5824 X 10 mol/m
3
由亨利定律 P = C/H 得 H = C/P =0.5824/0.987 = 0.590 kmol/(m ? kPa)
由式 1-51 E MV = (y n -y n+1) / ( y n *-y n+1)
可得第 n 层板气相单板效率
*
E MVn = ( X n-1-X n ) /( y n *-X n )
( 0.57-0.41 ) /( 0.625-0.41 )
= 74.4
％
第 n 层板气相单板效率
*
E MVn+1=
( X n -X n+1) / ( y n+1 -X n+1) (0.41-0.28 ) / (0.483-0.28 )
= 64 ％
6
2.101.33kPa,10 C时，氧气在水中的溶解度可用P =
3.31 X 10 x表示。式中：P为氧在气相
中的分压kPa；x 为氧在液相中的摩尔分率。试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧。
解：氧在气相中的分压P = 101.33 X21％= 21.28kPa 氧在水中摩尔分率x = 21.28/ (3.31X106) =
0.00643 X103
3 -6
每立方米溶有氧0.0064 X103X 32/(18X10-6) = 11.43g
3?某混合气体中含有2% (体积)CO,其余为空气。混合气体的温度为30C，总压强为506.6kPa。从手册中查得30C时CQ在水中的亨利系数E = 1.88 X 105 kPa，试求溶解度系
数H kmol/(m 3 -kPa)及相平衡常数m并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCQ。
53
解：由题意y = 0.02 , m = E/P 总= 1.88 X105/506.6 = 0.37 X103
3
根据亨利定律y = mx 得x = y/m = 0.02/0.37 X 10 = 0.000054 即
每100g与该气体相平衡的水中溶有CQ 0.000054 X 44X 100/18 = 0.0132 g
H = p /18E = 10 3/ ( 10X 1.88 X 105) = 2.955 X 10-4kmol/(m 3? kPa)
7. 在101.33kPa , 27C下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。甲醇在气，液两相中的浓度都很
低，平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H = 1.995kmol/(m 3? kPa)，气膜吸收系数k G
=1.55 X 10-5 kmol/(m 2? s ? kPa)，液膜吸收系数k L = 2.08 X 10-5 kmol/(m 2? s ? kmol/m3)。
试求总吸收系数K G,并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。
解：由1/K G = 1/k G + 1/Hk L 可得总吸收系数
1/K G = 1/1.55 X 10-5 + 1/ (1.995 X 2.08 X 10-5)
K G = 1.128 X 10-5 kmol/(m 2? s ? kPa)
气膜阻力所占百分数为：( 1/ k G) /(1/k G + 1/Hk L) = Hk L/ (Hk L+ k G)
= (1.995 X 2.08 ) / (1.995 X 2.08 + 1.55 )
= 0.928 = 92.8 ％
8. 在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇，操作温度为27C,压强101.33kPa。稳定操作状
况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa,液相中甲醇浓度位 2.11kmol/m3。试根据上题有
关的数据算出该截面上的吸收速率。
解：由已知可得k G = 1.128 X 10-5kmol/(m 2? s ? kPa)
根据亨利定律P = C/H 得液相平衡分压
P* = C/H = 2.11/1.995 = 1.058kPa
* -5 -5 2
??? N A = K G(P-P )= 1.128 X 10-( 5-1.058 ) = 4.447 X 10- kmol/(m ? s)
2
=0.16 kmol/(m ? h)
9. 在逆流操作的吸收塔中，于101.33kPa , 25C下用清水吸收混合气中的CQ,将其浓度从2%降至0.1 % (体积)。该系统符合亨利定律。亨利系数E =5.52 X 104kPa。若吸收剂为最小理论用量的 1.2 倍,试计算操作液气比L/V 及出口组成X。
解：⑴ 丫 1 = 2/98 =0.0204 , Y 2 = 0.1/99.9 = 0.001
m = E/P 总= 5.52 X 104/101.33 = 0.0545 X104
由(L/V ) min= (Y1-Y2 ) /X1* = ( Y1-Y2 ) / (Y1/m)
= (0.0204-0.001 ) / (0.0204/545 )
= 518.28
L/V = 1.2 (L/V) min = 622
由操作线方程Y = (L/V) X + Y 2- (L/V) X2 得出口液相组成
-5
X 1 = (Y1-Y2 ) /(L/V) = (0.0204-0.001 ) /622 = 3.12 X 10-5
⑵ 改变压强后, 亨利系数发生变化, 及组分平衡发生变化, 导致出口液相组成变化
‘' 4 -5
m ‘= E/P 总'= 5.52 X 104/10133 = 0.0545 X 10-5
(L/V )‘= 1.2 (L/V)min'= 62.2 ‘ ' -4
X 1 = (丫1-丫 2 ) / (LN) = (0.0204-0.001 ) /62.2 = 3.12 X 10
10. 根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案，示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线，并用图中边式浓度的符号标明各操作线端点坐标。
11. 在101.33kPa 下用水吸收混于空气中的中的氨。已知氨的摩尔分率为0.1 ，混合气体于
40C下进入塔底，体积流量为0.556m3/s，空塔气速为1.2m/s。吸收剂用量为最小用量的 1.1倍，氨的吸收率为95%,且已估算出塔内气相体积吸收总系数K/a的平均值为
3
0.0556kmol/( m ? s).
水在20 温度下送入塔顶,由于吸收氨时有溶解热放出,故使氨水温度越近塔底越高。已根据热效应计
算出塔内氨水浓度与起慰问度及在该温度下的平衡气相浓度之间的对应数据,列入本题附表中试求塔径
及填料塔高度。
氨溶液温度t/ °C 氨溶液浓度气相氨平衡浓度
Xkmol(氨)/kmol(水) 丫*kmol()/kmol()
20 0 0
23.5 0.005 0.0056
26 0.01 0.010
29 0.015 0.018
31.5 0.02 0.027
34 0.025 0.04
36.5 0.03 0.054
39.5 0.035 0.074
42 0.04 0.097
44.5 0.045 0.125
47 0.05 0.156
解：混合气流量G = n D2u/4
D = 1/2
(4G/ n u) =[(4 X 0.556)/(3.14 X 1.2)] 1/2 1/2= 0.77 m
丫 1 = 0.1/0.9 = 0.111
y2 = y 1 (1- n) = 0.05 X 0.1 = 0.005
丫 2 = 0.005/0.995 = 0.005
根据附表中的数据绘成不同温度下的X-Y*曲线查得与Y i= 0.111相平衡的液相组
成
X1*= 0.0425
(L/V)min= (Y1- Y 1)/ X 1* = (0.111-0.005 )/0.0425 = 2.497
(L/V)= 1.1(L/V) min= 2.75
由操作线方程Y = (L/V)X + Y 2 可得X1 = (V/L)(Y 1-Y2)
= (0.111-0.005)/2.75
= 0.0386
由曲线可查得与X i相平衡的气相组成Y i* = 0.092
△(△ Y i- △ Y2) /ln( △ Y i- △ Y2)
= [ (0.111- 0.092 ) -0.005]/ln (0.111-0.092 ) /0.005
= 0.0105
???N OG= (Y1-Y2) / △Y m = ( 0.111-0.005 ) /0.0105
= 10.105
惰性气体流量G' = 0.556 X (1-0.1) = 0.556 X 0.9
3
= 0.5004m 3/s
3
= (0.5004 X 101.33X 103) / (8.314 X 313)
= 19.49 mol/s
-3 2
Hk = V/(K Y a Q ) = (19.49 X 10- )/(0.0556 nX 0.77/4)
-3
= 765.56 X10-3 m
-3
填料层高度H = N OG X H OG= 10.105 X 765.56 X 10-3
= 7.654m
12. 在吸收塔中用请水吸收混合气体中的SO,气体流量为5000n(标准)/h，其中SO占10%,
要求SQ的回收率为95%。气，液逆流接触，在塔的操作条件下，SQ在两相间的平衡关系近似为Y* = 26.7X ,试求：
(1)若取用水量为最小用量的 1.5 倍,用水量应为多少？
( 2) 在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数；
(3) 如仍用( 2)中求出的理论板数,而要求回收率从95%提高到98%,用水量应增加到多
少？
解：(1) y = y i (1- n) = 0.1 x( 1-0.95 ) = 0.005
Y1 = 0.1/0.9 = 0.111 Y 2 = 0.005/ (1-0.005 ) = 0.005
(L/V) min=( Y1-Y2) /X1* = ( Y1-Y2) / ( Y1/26.7 )
= (0.111-0.005 )x 26.7/0.111
= 25.50
(L/V) =1.5(L/V) min= 38.25
惰性气体流量：V = 5000 x0.9/22.4 = 200.89
用水量L = 38.25 x 200.89 = 7684kmol/h
(2)吸收操作线方程Y = (L/V) X + Y2 代入已知数据
Y = 38.25X + 0.005
在坐标纸中画出操作线和平横线，得到理论板数N T = 5.5 块
14.在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的HzS,进塔气相中含H2S (体积) 2.91 %要求吸收率不低于99%，操作温度300K，压强101.33kPa，平衡关系为Y = 2X ,
进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中H2S浓度为0.013kmol(H 2S)/kmol(溶剂)
已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015kmol/(m 2? s)，气相体积吸收总系数
3
为0.000395 kmol/(m ? s ? kPa)。求所需填料蹭高度。
解：y2 = y 1(1-n) =0.0291 x0.01 = 0.000291
Y2 = y 2 = 0.000291 Y 1 = 0.0291/ (1-0.0291 ) = 0.02997
△ Y m = [ ( Y1-Y1* ) -丫2]/|n[ ( Y1-Y1* ) /Y2]
= [ (0.02997-0.013 x 2) -0.000291]/ln[ (0.02997-0.013 x 2) /0.000291]
= 0.0014
???N OG= (Y1-Y2) / △Y m = ( 0.02997-0.000297 ) /0.0014 = 21.2
H OG= V/(K Y a Q) = 0.015/ (0.000395 x 101.33 )
= 0.375
H = N OG x H OG= 21.2 x0.375 = 7.9m
第七章干燥
1.已知湿空气的总压强为50kPa，温度为60C相对湿度40%，试求：(1 )湿空气中水气的
分压；(2)湿度；(3)湿空气的密度
解：(1)查得60 C时水的饱和蒸汽压P S = 19.932kPa
???水气分压P 水气=P S? = 19.932 X 0.4 = 7.973kPa
(2)H = 0.622 P 水气/ ( P-P 水气)=0.622 X 7.973/ ( 50-7.973 )
=0.118 kg/kg 绝干
(3)1kg绝干气中含0.118kg水气
x 绝干=(1/29)/[(1/29)+(0.118/18)] = 0.84
x 水气=(0.118/18)/[(1/29)+(0.118/18)] = 0.16
二湿空气分子量M = 18x水气+ 29x绝干气=18 X 0.16 + 29 X 0.84
=27.249 g/mol
3 3
?湿空气密度p = MP/RT = (27.24 X 10-X 50X 10 ) / ( 8.314 X 333)
=0.493 kg/m 3湿空气
3. 干球温度为20 C,湿度为0.009 kg/kg 绝干的湿空气通过预热器加热到50C，再送往常
压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80 %。若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，
试求：
(1) 1m原湿空气在预热器过程中焓的变化；
2) 1m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。
解：( 1)原湿空气的焓：I 0 = (1.01 + 1.88H 0)t + 2490 H 0
= (1.01 + 1.88 X 0.009) X 20 + 2490 X 0.009
= 43 kJ/kg 绝干
通过预热器后空气的焓I 1 = (1.01 + 1.88 X 0.009) X 50 + 2490 X 0.0009
= 73.756 kJ/kg 绝干
焓变化△ H = I i - I o = 30.756 kJ/kg 绝干
空气的密度p = MP/RT = -3 3
(29X 10-3X 101.33 X 103) / (8.314 X 293)
= 1.21 kg/m 3
? 1m3原湿空气焓的变化为△ H = 30.756 X 1.21/1.009 = 36.9 kJ/kg 湿气
2)等焓干燥I 1 = I 2 = 73.756 kJ/kg 绝干
假设从干燥器中出来的空气湿度t = 26.8 C,查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压
P S = 3.635 kPa
? H2 = 0.622 $ P S / ( P-? P S)
=0.622 X 0.8 X 3.635/(101.33-0.8 X 3.635)
= 0.0184 kJ/kg 绝干
由I 2 = 73.756 = (1.01 + 1.88H 2)t 2 + 2490 H 2 试差
假设成立
??? H2 = 0.0184 kJ/kg 绝干
获得水分量：△ H = H2 - H 0 = 0.0184-0.009 = 0.0094 kJ/kg 绝干
= 0.0094 X 1.21/1.009 = 0.011 kJ/kg 湿气
4. 将t o = 25 0= 50 %的常压新鲜空气，与干燥
器排出的t2 = 50 2= 80 %的常压
废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。分别用计算法和做图法求混合气体的湿度和焓。
解：(1)查得25 C时和50 C时水的饱和蒸汽压分别为 3.291 kPa和12.34kPa 新鲜空气湿度H0 = 0.622 $ 0 P S / (P- ? 0P S)
= 0.622 X 0.5 X 3.291/ (101.33-0.5 X 3.291 )
=0.01027 kg 水/kg 绝干
废气湿度H 2 = 0.622 $ 2 P S / (P-?2P S)
X 0.8 X 12.34/ (101.33-0.8 X 12.34 )
= 0.622
= 0.20142 kg 水/3kg 绝干
混合气湿度H m = ( 0.01027+0.06714 X 3) / (1+3)
=0.0529 kg 水/kg 绝干
混合气温度t m = (25+50X 3) / (1+3) = 43.75 C
???混合气焓：I m = ( 1.01 + 1.88H m) t m + 2490 H m
= (1.01+1.88 X0.0529) X 43.75 + 2490 X0.0529
= 180.26 kJ/kg 绝干
2)做图发略
5. 干球温度t o = 26 C,湿球温度t w o = 23 C的新鲜空气，预热到t1= 95 C后送入连续逆流
干燥器内，离开干燥器时温度为t2= 85 C。湿物料初始状况为：温度B 1= 25C，含水量3 1=
1.5％
终了时状态为：温度B 2 = 34.5 C ,3 2 = 0.2 %。每小时有9200kg湿物料加入干燥器内。绝干物料的比热容C S= 1.84 kJ/(kg绝干「C )。干燥器内无输送装置，热损失为580kJ/kg 汽化的水分。试求：
(1)单位时间内回的的产品质量；
(2)写出干燥过程的操作线方程；
( 3) 在H-I 图上画出操作线；
( 4) 单位时间内消耗的新鲜空气质量。
解：(1) G = G1(1-31) = 9200X(1-0.0015 ) = 9062kg/h
? 干燥产品质量G2 = G/(1-3 2) = 9080 kg/h
(2) X1 = 31/ (1-31) = 0.01523
X 2 = 3 2/ ( 1- 3 2) = 0.002
当干球温度t0 = 26 C,湿球温度为23C时由图5-3查的空气的湿度
H0 = 0.02 kg 水/kg 绝干
I1 = (1.01 + 1.88H 1)t 1 + 2490 H 1
=(1.01+1.88 X0.02)X95 + 2490 X0.02
= 149.322 kJ/kg 绝干
I 1 - I 2 = C S (0 1 - 0 2)+ C W ( X1 0 1 - X2 0 2)
= 1.84X(25-34.5) + 4.187X(0.01523X25-0.002X34.57)
= -16.17 kJ/kg 绝干
围绕干燥器做物料衡算
L(I 1 - I 2) + G(I 1' - I 2') = Q L 代入已知条件
L(149.322 -I) - 16.17 X 9062 = 580G (X1-X2)
L(149.322 - I) = 216068.74 ?/ 绝干气消耗量L=G(X-X2)/(H 2-H1)
??? L = 119.89/ ( H2-0.02 )
??? 119.89(149.322-I ) = 216068.74 ( H-0.02 )
即H + 0.000555I = 0.1
3) 略
4) 将I 2 = (1.01 + 1.88H 2)t 2 + 2490 H 2 代入
H + 0.000555I = 0.1 解得H2 = 0.0212
L= 119.89/ (H2-0.02 ) = 99908.55 kg 干气/h
L W= L (1+H0) = 99908.55 X( 1+0.02 ) = 101906.7 kg 新鲜空气/h
9. 某湿物料经过5.5 小时进行干燥操作。物料含水量由X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至
X2 = 0.1 kg /kg 绝干。若在相同的条件下，要求将物料含水量由X1 = 0.35 kg /kg 绝干
降至X2' = 0.05 kg /kg 绝干。试求新情况下的干燥时间。物料的临界含水量X C = 0.15 kg /kg 绝干，平衡含水量X*0.04 kg /kg 绝干。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由
含水量
( X-X )成正比。
解：降速干燥阶段dX/d t= -US/G '假设U = k ( X-X*)
dX/d t-Sk(X-X *)/G'
dX/(X-X *) = -Skd t /G'积分得
T 2 = G' ln[(X C-X*)/(X 2-X*)]/Sk
总干燥时间T = T 1+ T 2 = G '(X1-X C)/SU C + G 'ln[(X C-X*)/(X 2-X*)]/Sk
= G 'ln[(X 1-X C)/(X C-X*)]/Sk + G 'ln[(X C-X*)/(X 2-X*)]/Sk
物料由X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至X2 = 0.1 kg /kg 绝干
5.5= (0.35-0.15 ) G'/[ (0.15-0.04 ) Sk] + G' ln[ ( 0.15-0.04 ) / (0.1-0.04 ) ]/Sk = 2.426G '/Sk
G' /Sk = 5.5/2.426 = 2.267
物料由X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至X2 '= 0.05 kg /kg 绝干
T '= T 1+ T 2 = 1.82 G /Sk + G'I n[(0.15-0.04)/(0.05-0.04)]/Sk
= 4.218 G '/Sk = 9.57h
即新情况下的干燥时间为9.57h
化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
下册第一章蒸馏 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出
t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？ 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K ＝61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时，算得0 A p ＝68.81mmHg ；0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝0.56， x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无
化工原理下册答案
第五章 蒸馏 一、选择与填空 1、精馏操作的依据是 混合液中各组分挥发度的差异 。实现精馏操作的必要条件是 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸汽 。 2、汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度_相同_，但液相组成_小于_汽相组成。 3、用相对挥发度α表达的汽液平衡方程可写为1(1)x y x αα= +-。根据α的大小，可用 来 判定用蒸馏方法分离的难易程度 ，若α=1则表示 不能用普通的蒸馏方法分离该混合液 。 4、在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度 增加 ，塔顶温度 降低 ，塔釜温度 降低 ，从平衡角度分析对该分离过程 有利 。 5、某二元物系，相对挥发度α=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论板，已知 y n =0.4，则 y n+1=_0.182_。全回流通常适用于 开工阶段 或 实验研究 。 6、精馏和蒸馏的区别在于 精馏必须引入回流；平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在于前者为连续的稳态过程而后者是间歇的非稳态过程 。 7、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是 塔底压强高 和 塔底难挥发组分含量高 。
8、在总压为101.33kPa 、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为p A 0 =116.9kPa,p B 0 =46 kPa ，则相对挥发度α= 2.54，平衡时液相组成x A = 0.78 ，气相组成y A = 0.90 。 9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该精馏塔的操作回流比为_2.371_，馏出液组成为_0.982_。 10、最小回流比的定义是 在特定分离任务下理论板数为无限多时的回流比 ，适宜回流比通常取 1.1~2.0 R min 11、精馏塔进料可能有 5 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2:3时，则进料热状况q 值为 0.6 。 注：23() 550.6V V L V F V L V L I I I I I q I I I I -+-===-- 12、在塔的精馏段测得 x D =0.96、x 2=0.45、x 3=0.40（均为摩尔分率），已知R=3 ，α=2.5，则第三层塔板的气相默弗里效率 E MV _44.1%_。 注：1 * 1 n n MV n n y y E y y ++-= - 13、在精馏塔设计中，若F 、x F 、q 、D 保持不变，若增加回流比R ，则x D 增加, x W 减小 ,V 增加,L/V 增加 。 14、在精馏塔设计中，若F 、x F 、x D 、x W 及R 一定，进料由原来的饱和蒸气改为饱和液体，则所需理论板数N T 减小 。精馏段上升蒸气量V 不变 、下降液体量L 不变 ；
化工原理课后答案
3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？ 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
(完整版)化工原理下册习题及章节总结(陈敏恒版)
第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数E不变，H 不变，相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2，过程属于（B ） A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力（C）液膜阻力A、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大，则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG，当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子A的定义式为L/（Gm），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时，塔高H=∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G）min时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元高度HOG将↑，总传质单元数NOG 将↓，操作线斜率（L/G）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将（ A ）。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系；E值随物系的特性及温度而异，单位与压强的单位一致；m与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸
化工原理答案下册
化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津 大学出版）社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由 于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一 组绘平衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9
饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0 y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
化工原理作业答案
化工原理作业答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
Pa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地 区 操 作 时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 解：（1）A 点的压力 ()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ?=??+??=+=gR gR p ρρ （2）B 点的压力 13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为? Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ?4 mm ，进料量为20 m 3/h 。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。 解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得 19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管， 总长 为35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m 。若泵的效率 为，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m 3，黏度为? Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm 。） 解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得 22b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ +++=+++∑ （1） 式中 z 1=0，z 2=17 m ，u b1≈0 p 1=×103 Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得
化工原理课后习题解答
化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.） 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺 解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7
至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。试求A﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a– a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分 别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示 液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当 压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气 管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间
化工原理下册答案
化工原理（天津大学第二版）下册部分答案 第8章 2. 在温度为25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨 利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密度为 kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318 c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa < *p 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数k G =×10-6 kmol/(m 2skPa)，液膜吸收系数k L =×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝ kmol/(m 3kPa)。 （1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725 c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 6G 1097.4-?=K kmol/(m 2skPa) 以液相组成差表示的总推动力为 其对应的总吸收系数为 （2）吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为 kPa ，操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为 kmol/(m 3kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为 kPa ，液相组成为 kmol/m 3，液膜吸收系数k L =×10-5 m/s ，气相总吸收系数K G ＝×10-5 kmol/(m 2skPa)。求该截面处（1）膜吸收系数k G 、k x 及k y ；（2）总吸收系数K L 、K X 及K Y ；（3）吸收速率。 解：(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25 ℃时水的密度为 0.997=ρkg/m 3 溶液的总浓度为
化工原理 第一章 习题及答案
化工原理第一章习题及答案
第一章流体流动 问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件? 答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点? 答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。 问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 答3．分子间的引力和分子的热运动。 通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。 问题4. 静压强有什么特性? 答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面
上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。 问题 5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)； (2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？ 题5附图题6附图 答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下
大。 2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa ； 外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa 。 因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。 问题 6. 图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U 形压差计，读数分别为R 1、R 2，两压差计间 用一橡皮管相连接，现将容器A 连同U 形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R 1与R 2有何变化？(说明理由) 答6．容器A 的液体势能下降，使它与容器B 的液体势能差减小，从而R 2减小。R 1不变，因为该 U 形管两边同时降低，势能差不变。 问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 答7．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g ，所以H 增加，压差增加，拔风量大。 问题8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段? 答8．前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。 问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?
化工原理下册课后思考题答案
第六章传热 问题1.传热过程有哪三种基本方式答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。 问题2.传热按机理分为哪几种答2．传导、对流、热辐射。 问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关答3．与物态、温度有关。 问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿答4．流动流体的载热。 问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热答5．加热面在下，制冷面在上。 问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个答6．过热度、汽化核心。 问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作为什么答7．核状沸腾状态。以免设备烧毁。 问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体答9．避免其积累，提高α。 问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略,而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式 答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。 问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。 问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数 答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。 问题13.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银 壶中的快，这是为什么 答13．陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。 问题14.若串联传热过程中存在某个控制步骤,其含义是什么 答14．该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。 问题15.传热基本方程中,推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些 答15．K、qm1Cp1、qm2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。 问题16.一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。若现欲增加50%的油处理量， 有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80℃，这个方案是否可行 答16．可行。 问题17.为什么一般情况下,逆流总是优于并流并流适用于哪些情况 答17．逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。 问题18.解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个 答18．传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。 问题19.在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于 答19．当Ψ≤时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。 第七章蒸发 问题1.蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些 答1．溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。 问题2.提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪降低单程汽化率的目的是什么 答2.不仅提高α，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。 问题3.为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域 答3.因该区域的给热系数α最大。
化工原理课后答案
3．在大气压力为的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=,R=。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
化工原理典型习题解答
化工原理典型习题解答 王国庆陈兰英 广东工业大学化工原理教研室 2003
上 册 一、选择题 1、 某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则 (1) 层流时，流动阻力变为原来的 C 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 (2) 完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 解：(1) 由 2 22322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ= ??=??= 得 1624 4 212 212 212212121 2==??? ? ??=???? ??????? ??==d d d d d d d u d u h h f f (2) 由 2222u d l d f u d l h f ? ??? ? ??=??=ελ 得 322 55 2121421 2211221 2==??? ? ??=????? ??==d d d d d d d u d u h h f f 2． 水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩 短25%，而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 A 。 A ．1.155倍 B ．1.165倍 C ．1.175倍 D ．1.185倍 解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2 22 2 22211 1ρρ 得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2 222222 11 1u d l l u d l l e e ?+?=?+? λλ 又由完全湍流流动 得 ?? ? ??=d f ελ
化工原理(下)练习题
化工原理（下）练习题 一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速
过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。
化工原理课后答案
第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力
化工原理下册计算答案
j06a10013 用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A，在操作条件下，相平衡关系为Y=mX。试证明：(L/V)min ＝mη，式中η为溶质A的吸收率。 j06a10103 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，入塔气体中含A 1%(摩尔比)，经吸收后溶质A 被回收了80%，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m，试求填料层所需高度。 j06a10104 在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%（体积%），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求： ①水溶液的出塔浓度； ②若气相总传质单元高度为0.6 m，现有一填料层高为6m的塔，问该塔是否合用？ 注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。 j06a10105 在20℃和760 mmHg，用清水逆流吸收空气混合气中的氨。混合气中氨的分压为10mmHg，经吸收后氨的分压下降到0.051 mmHg。混合气体的处理量为1020kg/h，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y=0.755x。 若吸收剂用量是最小用量的5 倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。 j06a10106 在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。试计算： ①操作液气比为最小液气比的倍数； ②出塔液体的浓度； ③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。 j06a10107 某厂有一填料层高为3m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。测 得浓度数据如图，相平衡关系为y=1.15x。 试求：该操作条件下，气相总传质单元高度H OG为多少m ？ 参见附图：j06a107.t j06a10108 总压100kN/m2，30℃时用水吸收氨，已知k G=3.84?10-6kmol/[m2·s(kN/m2)]， k L=1.83?10-4kmol/[m2·s(kmol/m3)]，且知x=0.05时与之平衡的p*=6.7kN/m2。 求：k y、K x、K y。（液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol/m3） j06a10109 有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔(惰性/混合？？)气体量为100kmol/h，，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5，平衡关系y=x。试求： ①液体出塔浓度； ②测得气相总体积传质系数K y a=0.10kmol/（m3·s），问该塔填料层高度为多少？ (提示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-m x1)/(y2-m x2)+S]) j06b10011 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）(A) y 增大一倍；(B) p增大一倍；(C) y减小一倍；(D) p减小一倍。 j06b10019 按图示流程画出平衡线与操作线示意图： 1. ⑴低浓度气体吸收 2. ⑴低浓度气体吸收 ⑵部分吸收剂循环⑵气相串联
化工原理作业答案 (1)
Pa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ， R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃 管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 解：（1）A 点的压力 ()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ?=??+??=+=gR gR p ρρ
（2）B 点的压力 13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为? Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ?4 mm ，进料量为20 m 3/h 。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。 解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得 19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管，总长为35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m 。若泵的效率为，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m 3，黏度为? Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为 mm 。） 解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得 22b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ +++=+++∑ （1） 式中 z 1=0，z 2=17 m ，u b1≈0 p 1=×103 Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得 =×17+24312.+1073109.253?+f h ∑=+f h ∑
化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图资料
化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0